УДК 004.9

ОСОБЕННОСТИ  АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ 

,

научный руководитель  канд. техн. наук

Кузбасский государственный технический университет им.

Энергосбережение - реализация организационных, правовых, технических, технологических, экономических и иных мер, направленных на уменьшение объема используемых энергетических ресурсов при сохранении соответствующего полезного эффекта от их использования, в том числе объема произведенной продукции, выполненных работ, оказанных услуг. Реализация общегосударственной программы по экономии и целесообразному использованию энергоресурсов, в частности тепловой энергии, предполагает широкое использование автоматизированных систем и комплексов управления, контроля и учёта. Внедрение автоматизированных (индивидуальных) тепловых пунктов (АТП или ИТП) является одним из направлений данной программы. Автоматизированные тепловые пункты предназначены для контроля и автоматического управления значениями параметров теплоносителя, подаваемого в системы отопления (СО), горячего водоснабжения (ГВС), вентиляции и кондиционирования с целью оптимизации теплопотребления.

При автоматизации тепловых пунктов решаются следующие задачи:

    При автоматизации СО у потребителей подача тепловой энергии обеспечивается путём поддержания регулятором отопления заданного графика температур теплоносителя. Управление теплоснабжением объектов промышленности и ЖКХ осуществляется с учётом температуры наружного воздуха и динамики её изменения. Учёт тепловой инерции отдельного объекта позволяет выровнять температуру внутри отапливаемых помещений, а также уменьшает неравномерность нагрузки на тепловую сеть (ТС). Обеспечение качественного регулирования подачи теплоносителя в СО потребителей (для равномерного прогрева помещений внутри отдельных объектов). Количественно-качественное регулирование применяется в случаях отдельно согласовываемых с теплоснабжающей организацией. Улучшение функционирования системы теплоснабжения в целом. С этой целью предусматривается нормированное снижение нагрузки на отопление в периоды максимального водоразбора на ГВС с последующей компенсацией в часы минимального пользования ГВС. С целью защиты ТС от возможных гидроударов при массовом использовании АТП применяется плавное регулирование с исключением релейного и тем более старт – стопного регулирования и не допускается резкое изменение расхода теплоносителя из ТС. Не превышение договорного расхода теплоносителя из ТС является приоритетом, чтобы обеспечить теплоснабжение всех потребителей, как в начале, так и в конце ТС. Не создаются аварийные ситуации в системе отопления здания, как в штатном режиме работы ТП, так и при пропадании электропитания. Обеспечивается аварийная сигнализация и защита систем теплопотребления при превышении и понижении допустимых параметров теплоносителя по давлению и температуре.

Автоматизация парогенераторов включает в себя автоматическое регулирование, дистанционное управление, технологическую защиту, теплотехнический контроль, технологические блокировки и сигнализацию. Автоматическое регулирование обеспечивает нормальный ход непрерывно протекающих процессов в парогенераторе (питание водой, горение, перегрев пара и др.). Дистанционное управление позволяет дежурному персоналу пускать и останавливать парогенераторную установку, а также переключать и регулировать ее механизмы  на расстоянии с пульта, где сосредоточены устройства управления. Технологическая защита автоматически предотвращает возникновение и развитие аварии при нарушении нормального режима работы парогенератора и вспомогательного оборудования. В зависимости от характера нарушения, защита останавливает парогенератор, снижает его нагрузку или выполняет локальные (местные) операции, предотвращающие развитие аварии. Технологический контроль  осуществляется с помощью показывающих и самопишущих приборов, действующих автоматически. Технологические блокировки выполнят в заданной последовательности ряд операций при пусках механизмов парогенераторной установки, а также в случаях срабатывания технологической защиты. Устройство технологической сигнализации информирует дежурный персонал о состоянии оборудования, предупреждает о приближении параметра к опасному значению, сообщает о возникновении аварийного состояния парогенератора или его оборудования. 

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

       При автоматизации тепловых вводов решаются следующие задачи: поддержание постоянного расхода и давления теплоно­сителя, регулирование температуры при присоединении системы отопления по независимой схеме и защита системы отопления от повышения давления и опорожнения.

       Рассмотрим вначале функциональную схему автоматизиро­ванного теплового узла с элеваторным присоединением системы отопления к тепловым сетям (рис. 1).

Рис. 1. Функциональная схема автоматизации теплового ввода

1,2 — грязевики; 3 — элеватор; 4, 5 — лопастные центробежные насосы

Тепловые пункты, оснащаются подогревателями горячего водоснабжения, приборами авторегулирования для поддержания заданных параметров теплоносителя, приборами контроля и учета теплоты, насосами горячего водоснабжения. Элеваторы применяют конструкции ВТИ. Элеватор состоит из корпуса и сопла. За счет разности в подающем и обратном теплопроводах теплового пункта создается повышенная скорость горячей воды на выходе из сопла, необходимая для создания инжекции (подсасывание обратной воды) и получения заданной оптимальной температуры воды перед системой. Элеватор одновременно создает необходимый напор для преодоления гидравлического сопротивления системы отопления. Центробежные насосы применяются вместо элеваторов на тепловых пунктах, расположенных на конечных участках тепловых сетей, так же применяются на других теплоиспользующих установках. Водоподогреватели для систем горячего водоснабжения и отопления,  устанавливаемые на тепловых пунктах водяных систем теплоснабжения, бывают скоростные, секционные, водо - водяные. Грязевики устанавливаются на горячих теплопроводах в тепловых пунктах для защиты систем отопления от посторонних частиц, попавших в теплопроводы при монтаже, ремонтах и эксплуатации. Принцип действия грязевика основан на резком снижении скорости движения воды, благодаря чему механические частицы оседают на дне корпуса грязевика. Контрольно – измерительные приборы на тепловых пунктах применяются тех же типов, что в тепловых сетях и у источников теплоснабжения. Запорная арматура – это задвижки, вентили, обратные клапаны и краны.

Для поддержания постоянного расхода теплоносителя на подающем трубопроводе установлен регулятор расхода прямого действия типа УРРД. Отбор давления можно производить до и после диафрагмы или на подающем (до элеватора 3) и обратном (пунктирная линия) трубопроводах сис­темы отопления. При уменьшении перепада давления на диаф­рагме регулирующий клапан начинает открываться, увеличивая расход теплоносителя, а при увеличении перепада постепенно за­крывается. Так поддерживается постоянный расход теплоносителя в системе отопления. Для местного контроля дав­ления и температуры теплоносителя установлены технические манометры и термометры. Расход теплоносителя определяется с помощью водомера. При непосредственном присоединении системы отопления схема автоматизации аналогична рассмот­ренной.

       Если статическое давление системы отопления выше статичес­кого давления тепловой сети, то для предотвращения опорожне­ния системы и защиты сети от повышения давления на обратном трубопроводе устанавливают регулятор давления. Так, в системе автоматизированного теплового узла с защитой системы от опо­рожнения постоянство расхода теплоносителя обеспечивается регулятором расхода прямого действия, установленным на пода­ющем трубопроводе, а защита от опорожнения осуществляется регулятором давления прямого действия совместно с блокиро­вочным реле. Блокировочное реле настраивается на срабатывание при достижении предельно допус­тимого низкого давления, сигнал передается на регулятор давления, и клапан закрывается, предохраняя систему от опорожнения.

       При необходимости защиты теплового узла от повышенного давления устанавливается регулятор расхода прямого действия совместно с блокировочным реле в подающей магистрали тепло­вой сети. При повышении давления в подающем трубопроводе срабатывает блокировочное реле и закрывается регулятор. В нор­мальном режиме регулятор поддерживает постоянный расход теплоносителя, поступающего в систему отопления.        При работе с недостаточным напором используется схема теп­ловых вводов с насосным подмешиванием. В этом случае постоянное давление теплоносителей в прямой и обратной линиях поддерживается регуляторами давле­ния прямого действия. Вода из обратной линии поддерживается насосом 4, насос 5 является резервным.

В режимах нормальной эксплуатации, когда параметры оборудования поддерживаются автоматическими системами регулирования (АСР), оператор наблюдает за работой обо­рудования по показаниям приборов, вносит коррекцию в соответствии с производственной необходимостью или командами с верхних уровней управления. Неполадки в работе оборудования, вызываемые выходом из строя от­дельных агрегатов, могут привести как к резким изменени­ям его режимов, так и аварийным ситуациям. В режимах, когда возмущения значительны, АСР не могут справиться с поддержанием условий нормальной эксплуатации, поэто­му выполняют ряд переключений и взаимосвязанных опе­раций в тепловой схеме для предотвращения аварии и обес­печения сохранности оборудования. Кроме того, из-за сложности оборудования и необходимости выполнения последовательности операций в ограниченные сроки воз­можны ошибочные действия оперативного персонала, а, следовательно, и появление аварийной ситуации.

Во избежание аварийных режимов и для обеспечения безопасности работы системы управления оборудованием при чрезмерных отклонениях параметров снабжают устрой­ствами технологических защит и блокировок. В зависимости от результатов воздействия на оборудо­вание защиты подразделяют на: производящие останов или отключение агрегатов; переводящие оборудование в режим пониженных нагрузок; выполняющие локальные операции и переключения; предотвращающие аварийные ситуации.

К блокировкам относят устройства, выполняющие функ­ции автоматических переключений при переходе с нагрузки на нагрузку, включающие резервные агрегаты и механизмы или отдельные элементы тепловой системы в заданной по­следовательности. Устройства защит и блокировок должны быть надежны­ми в предаварийных и аварийных ситуациях, т. е. в дейст­виях защит должны отсутствовать отказы или ложные срабатывания. Отказы в действиях защит приводят к несвое­временному отключению оборудования и дальнейшему раз­витию аварии, а ложные срабатывания выводят оборудова­ние из нормального технологического цикла, что снижает эффективность его работы. Для удовлетворения этих тре­бований используют высоконадежные приборы и устройства, а также соответствующие построения схем защиты.

Технологическая сигнализация, входящая в систему управления, предназначена для оповещения оперативного персонала о недопустимых отклонениях параметров и ре­жима работы оборудования. В зависимости от требований, предъявляемых к сигна­лизации, ее условно можно подразделить на несколько ви­дов:

    сигнализация, обеспечивающая надежность и безопас­ность работы оборудования (например, давление и темпера­тура перегретого пара, температура подшипников турбины и насосов); сигнализация, фиксирующая срабатывание защит обо­рудования и причин срабатываний; аварийная сигнализация, оповещающая о недопусти­мых отклонениях основных параметров и требующая не­медленного останова оборудования; сигнализация вызова к местным щитам и устройствам общестанционного назначения; сигнализация неисправности электропитания различ­ного оборудования и аппаратуры (например, отключение и включение резервных источников питания, обрывы в схе­мах электропитания и управления).

Все сигналы поступают на световые и звуковые приборы блочного щита управления. Звуковая сигнализация бывает двух видов: предупредительной (звонок) и аварийной (си­рена). Световую сигнализацию изготовляют в двухцветном исполнении (красные или зеленые лампочки) или с помощью светящихся табло, на которых указывается причина сраба­тывания сигнализации. Вновь поступившие сигналы на фоне уже контролируемых оператором могут остаться не­замеченными, поэтому схемы сигнализации строят так, чтобы новый сигнал выделялся миганием.

Для измерения и сигнализации давления применяются сигнализирующие двухпозиционные показывающие манометры типов ЭКМ – 1У с трубчатой пружиной. Прибор содержит указательную стрелку, задающую сигнальные минимум и максимум, а также стрелки, устанавливаемые на заданные значения давления при помощи ключа, и зажимы для присоединения к прибору цепи сигнализации. Механизм манометра заключен в корпус. Прибор сообщается с измеряемой средой через штуцер. При достижении любого из заданных предельных давлений контакт, связанный с указательной стрелкой, соприкасается с контактом, расположенным на соответствующей сигнальной стрелке, и замыкает цепь сигнализации.